스미스-푸트남 풍력발전기

Smith–Putnam wind turbine
버몬트 주 캐슬턴의 할아버지 노브에 있는 세계 최초의 메가와트 크기의 풍력발전기

좌표: 43°39′29.6″N 73°6′22.7″W / 43.658222°N 73.106306°W / 43.658222; -73.106306[1]

스미스-푸트남 풍력 터빈은[2] 세계 최초의 메가 와트 규모의 풍력 터빈이었다. 1941년 미국 버몬트주 캐슬턴의 할아버지 노브에 있는 지역 배전 시스템과 연결되었다. 팔머 코슬렛 푸트남이 디자인하고 S사가 제조했다. 모건 스미스 컴퍼니 1.25 MW 터빈은 전시물자 부족으로 인해 보강되지 않았던 알려진 약점에서 블레이드가 고장나기 전까지 1100시간 동안 작동했다. 그것은 1979년까지 건설된 것 중 가장 큰 풍력 터빈일 것이다.[3]

설명

터빈은 직경 175피트(53m)의 두 개의 날개가 120피트(36m) 강철 격자탑의 아래풍 쪽에 있었다. 각각의 칼날은 약 8피트(2.4m)의 폭과 66피트(20m)의 길이였으며 무게는 8톤이었다. 칼날은 강철스파 위에 세워졌고 스테인리스 껍질로 덮여 있었다. 칼날 스파는 허브에 뿌리 부착된 부분에 힌지를 달아서 약간의 원뿔모양을 가정할 수 있게 했다. 발전기는 제너럴 일렉트릭이 만든 1250kW 600rpm 동기식 발전기로 60사이클에 2,400V를 생산했다. 발전기와 로터 허브는 핀틀 빔에 장착되어 로터가 다양한 방향에서 바람을 포착할 수 있도록 했다. 블레이드의 피치는 일정한 속도를 유지하기 위해 유압 실린더에 의해 제어되었다. [4]

오리진스

파머 푸트남은 케이프 코드에서 강한 바람을 관측한 후 바람에서 나오는 전력 생산에 관심을 갖게 되었다. 푸트남은 발라클라바 100kW 터빈을 알고 성능 향상을 원했다.[5] 1937년까지 그는 General Electric과 Central Vermont Public Service에 입대했다. 제너럴 일렉트릭은 발전기를 제공했고, Central Vermont Public Services Corporation은 피크 부하를 충족하기 위해 구입한 전력을 대체할 수 있는 에너지 공급에 관심이 있었다.[6] 첫 논의와 권력 생산 사이에 걸린 시간은 불과 23개월.[7]

Palmer는 가장 유망한 개념은 동기식 AC 발전기를 구동하는 두 개의 블레이드 프로펠러라고 결론지었다. 그는 예비 설계와 비용 견적을 개발했다. MIT의 공학 학장인 Vannevar Bush 박사는 1937년에 이러한 계산들을 보여주었을 때 호의적인 반응을 보였다. 부시는 푸트남을 제너럴 일렉트릭 컴퍼니의 부사장인 미스터 T 나이트에게 소개했다. 이 시점부터 푸트남은 설계, 파라메트릭 연구, 비용 분석, 현장 선택 및 바람 특성 결정을 지원하기 위해 세계적으로 유명한 공기역학 권위자인 테오도르 폰 카르만을 포함한 매우 재능 있는 사람들의 서비스를 받을 수 있었다.

1939년 캘리포니아 공과대학교(GALCIT)의 구겐하임 항공 연구소가 팔머 C에 의해 접근하였다. 퍼트남, 터빈 설계. 테오도르 폰 카르만에게는 윌리엄 리스 시어스와 W가 있었다. Duncan Rannie는 공기역학 설계를 수행한다.[8] 불행히도, 거대한 풍차의 안정성에 관한 래니의 분석 결과는 산에 건설되고 시험된 프로토타입에 포함되지 않았다.[9]

Putnam은 S의 재정적, 기술적 지원을 얻었다. 펜실베이니아 요크의 모건 스미스 회사. 스미스 회사는 수력 발전 유압 터빈을 제조했다. 수력 발전이 가능한 부지의 수가 감소하고 있다고 생각되었기 때문에 스미스 회사는 새로운 제품 라인으로의 다양화를 추구했다. S. Morgan Smith Co.는 이 프로젝트를 일반 계약자로 맡기로 합의하고 시범 터빈 건설에 자금을 지원했다.

건설

시제품 터빈을 위해 선택된 부지는 이전에 이름이 알려지지 않은 2000피트(600m) 높이의 "할아버지의 손잡이"라는 이름이었다. 이 산은 얼음이 과도하게 쌓일 정도로 높지 않았지만 풍속이 높았다. 현장에 접근하려면 12~15% 등급의 도로를 건설해야 했다. 미국의 제2차 세계대전이 임박한 탓에 전시물자 부족 사태가 발생하기 전에 주요 부품을 만들 수 있도록 근본적인 연구·시험 과정 일부를 생략했다.

작동 및 고장

터빈과 블레이드 제어 시스템의 기계적 작동을 확인하기 위해 1941년 8월부터 장치의 무부하 시험이 시작되었다. 발전기는 1941년 10월 19일 저녁에 처음으로 지역 전기 격자와 동기화되었고, 0 ~ 700 kW의 다양한 부하로 시험되었다. 이 유닛은 시동부터 축 베어링이 고장 난 1943년 2월까지 약 1000시간 동안 작동했다. 전시물적 우선순위 때문에 3주간의 추가작전을 달성한 1945년 3월 3일까지는 베어링이 교체되지 않았다.

1945년 3월 26일 새벽, 터빈 나셀에 있던 당직 운영자가 진동에 의해 아래로 튕겨져 내려왔다. 그는 터빈을 멈췄다. 조사 결과 터빈날개 1개가 부러져 약 750피트(229m) 떨어진 곳에서 떨어진 것으로 밝혀졌다. 이 칼날은 이전에 수리된 스파링의 약점에서 고장났었다. 전시 부족으로 인해 칼날 뿌리의 완전한 보수와 강화를 완성하는 것은 비현실적이었다.[6]

여파

1945년에 완성된 한 연구는 9 MW를 생산하는 시제품과 유사한 6개의 터빈 블록을 버몬트에 킬로와트 당 US$190에 설치할 수 있다는 것을 시사했다. 그러나 전력 효용에 대한 경제적 가치는 킬로와트당 125달러에 불과했고, 풍력 터빈은 1.5배수로 경제성이 있다고 여겨지지 않았다.[10] 비록 S는. Morgan Smith 회사는 시제품 터빈에 125만 달러 이상을 썼으며, 전적으로 민간 자금으로, 추가 개발에 대한 수익 전망이 불충분하다고 결론지었다. 1945년 3월 실패 이후 수리는 결코 이루어지지 않았다. 원형 터빈은 1946년에 해체되어 오늘날에는 콘크리트 바닥판과 마커 명판만 남아 있었다. 바네바르 부시는 푸트남의 저서에 대한 서론에서 이 프로젝트가 풍력의 동기식 발전 개념에 대한 증거를 달성했으며, 향후 풍력 발전 전기의 상업적 사용을 예상했다고 밝혔다.[6]

참고 항목

메모들

  1. ^ GRANDPAS 노브 풍력발전기용 국가측지조사 데이터시트INE 수평관제소(1998년 5월 조정, 2013년 6월 액세스, PID OD1352 검색, "파손된 표시 포함" 확인)
  2. ^ 풍력 에너지 2003 P.W의 가변속 풍력터빈 기술의 역사와 현황칼린, A.S.락슨과 E.B.물자디
  3. ^ 1981년 1월 24페이지의 키플링어 개인 금융에서 "선구자"가 Google Books에서 제공됨
  4. ^ 대니얼 베먼, 태양 에너지: 각성 과학 테일러 & 프랜시스, 1979년 ISBN0-7100-8939-2페이지 227-230
  5. ^ Peter Asmus, The Wind: 기계적인 마법사, 선지자 및 프로파일러가 어떻게 우리의 에너지 미래를 형성하는 데 도움을 주었는가, 아일랜드 프레스, 2001 ISBN 1-55963-707-2, 45페이지
  6. ^ a b c "Archived copy". Archived from the original on 2011-06-04. Retrieved 2009-11-21.{{cite web}}: CS1 maint: 제목(링크)으로 보관된 복사본 버몬트 주의 과감한 노력: 1941년 스미스-푸트남 풍력 터빈 C. 설즈버거, 2009년 11월 21일 회수
  7. ^ 보샹 E. 조지프 M. 사비노(ed)에서 스미스-푸트남 풍력 터빈 실험: 풍력 에너지 변환 시스템: 작업장 절차, 워싱턴 D. C., 1973년 6월 11일–13일, 국립과학재단(미국)/항공우주국, 1973년 6페이지
  8. ^ "W. Duncan Rannie – Memorial Tributes: National Academy of Engineering, Volume 4 – The National Academies Press". doi:10.17226/1760.
  9. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19740026427.pdf 조셉 M. 사비노, 미국 대형 풍력 발전 시스템 개발 시도의 간략한 요약, NASA TM X-71605, 1974년 8월 29~30일
  10. ^ Erich Hau, 풍력 터빈: 기초, 기술, 응용, 경제 비르카유저, 2006 ISBN 3-540-2440-6, 36페이지

추가 읽기